Akkukesto on älypuhelimien ja muiden mobiililaitteiden yksi suurimmista ongelmista.

Jos ei halua kulkea 300 gramman painoinen, 10 000 milliampeeritunnin akulla varustettu Oukitel K10000 Pro taskussaan, on ihminen käytännössä tuomittu lataamaan puhelimensa jokaisen päivän päätteeksi.

Washingtonin yliopiston insinöörit uskovat nyt keksineensä ratkaisun tähän älylaitteiden aikakautena ilmenneeseen ongelmaan.

Tutkijat raportoivat keksinnöstään Proceedings of the Association for Computing Machinery on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies -tiedejulkaisussa.

Partiopoikien vakoilulaitteen perintöä

Yllättävää kyllä, akuttoman puhelimen toiminta perustuu kylmän sodan aikaiseen teknologiaan.

Puhelin tarvitsee toimiakseen vain muutaman mikrowatin tehon. Se saa virtansa ympäristössä sinkoilevista radioaalloista tai valosta.

”Olemme rakentaneet ensimmäisen toimivan puhelimen, joka käyttää olemattoman vähän virtaa. Tätä varten meidän täytyi suunnitella puhelimen toiminta kokonaan uudelleen”, kertoo apulaisprofessori Shyam Gollakota Washingtonin yliopiston tiedotteessa.

Puheen muuttaminen digitaaliseksi signaaliksi kuluttaa huomattavan määrän energiaa. Tutkijoiden ensimmäinen haaste olikin keksiä tapa, jolla kommunikointi on täysin analogista.

Akuton puhelin hyödyntää kaiuttimen ja mikrofonin värähtelyä. Näihin komponentteihin kiinnitetty antenni välittää värähtelyn analogista radiosignaalia lähettävälle tukiasemalle. Näin tukiasemalle heijastuva radiosignaali siirtää puheen vastaanottajalle.

Tämä takaisinsirontaan perustuva teknologia on keksitty jo 1940-luvulla.

Neuvostoliitto käytti teknologiaa vakoillakseen Yhdysvaltain Moskovan-suurlähetystöä. Kesällä 1945 neuvostoliittolaisten partiopoikien lähetystö lahjoitti suurlähettiläs W.A. Harrimanille puusta kaiverretun valtionvaakunan, johon oli kätketty huippuherkkä langaton mikrofoni. Tarinan kokonaisuudessaan voit lukea TM:n numerosta 1/2016 tai digilehdestä.

Akuton puhelin perustuu kylmän sodan aikaiseen vakoiluteknologiaan. Kuvassa onteloresonanssiin perustuvan langattoman mikrofonin rakenne ja toimintaperiaate. Laite käynnistyy ja saa käyttösähkönsä siihen kohdistetusta suuritaajuisesta radiosignaalista.

”Haloo haloo, soitan akuttomasta puhelimesta”

Prototyyppi on vasta peruskomponenteilla varustettu piirilevy. Sen toimintaetäisyys tukiasemasta (josta se siis saa virtansa) on vain noin 9 metriä. Fotodiodien avulla toimintamatka kasvaa 15,2 metriin.

Insinöörit ovat kuitenkin puhelinverkon välityksellä soitetulla Skype-puhelulla osoittaneet puhelimen toimivan. Puhelun äänenlaadussa ei ole kehumista, mutta kohinasta huolimatta puhe välittyy vastaanottajalle.

Edes puhuminen itsessään ei ole aivan mutkatonta. Koska signaalia ei voi lähettää ja vastaanottaa samaan aikaan, puhelinta joutuu käyttämään radiopuhelimen tapaan.

Tutkijoiden mukaan keksintö on kuitenkin merkittävä askel kohti tulevaisuutta, jossa soittaminen tai viestin lähettäminen on mahdollista akun varauksesta riippumatta.

”Tukiasemassamme käytetty teknologia on helposti siirrettävissä olemassa olevaan puhelinverkkoinfrastruktuuriin tai langattoman internetin reitittimiin. Jos joka kodissa on wlan-reititin, se tarkoittaa, että akuttomille puhelimille löytyy kenttää joka paikasta”, tutkimuksen toinen kirjoittaja Vamsi Talla toteaa.

Seuraavaksi insinöörit pyrkivät parantamaan puhelimen toimintasädettä eli etäisyyttä tukiasemasta. Tehtävälistalla on lisäksi puheluiden salauksen parantaminen ja e-ink-näytön integroiminen. Seuraavan sukupolven prototyypissä saattaa olla myös kamera.

Koska radiosignaaleista tai auringonvalosta saatu virta mitataan mikrowateissa, on ehkä turha kuvitella akkujen katoavan puhelimista vielä lähitulevaisuudessa – jos koskaan. Esimerkiksi kosketusnäyttö vaatii toimiakseen sata tuhatta kertaa enemmän energiaa.

Mielenkiintoinen ehdotus puhelinten virrankulutuksen vähentämiseksi akuttoman puhelimen prototyyppi silti on.